Australische ingenieurs hebben een quantumchip met twee lagen gebouwd. Daarmee zetten ze naar eigen zeggen een belangrijke stap naar bruikbare (silicium) quantumchips. Hiermee stapt ook Australië in de quantumwedloop die wereldwijd gaande is.
De 3D-chip komt van de University of New South Wales en haar spin-off Silicon Quantum Computing. Een paar jaar geleden bedachten de Asutraliërs een manier om quantumchips de hoogte in te laten gaan. Dat is volgens hen nodig om een quantumcomputer op grote schaal goed te laten werken: de code die de fouten uit de quantumchip haalt, vereist een structuur met drie lagen.
Heel precies
Zo ver zijn de onderzoekers voorlopig nog niet. Het lukte ze om twee lagen van quantum-bits op elkaar te bouwen. Dat ging verrassend precies: de tweede laag lag maar 5 nm verschoven ten opzichte van de laag eronder. Stel je voor dat je een sticker netjes wil plakken, maar niet meer dan 1/15.000e van een haarbreedte mag missen. Dat is met de hand en het menselijk oog een onmogelijke taak, wat laat zien hoe knap de prestatie is voor deze quantumchip. Het lukte ze door een heleboel uitproberen en het deponeren van de chips traag uit te voeren.
De onderzoekers deden dit door eerst een platte quantumchip te maken. Vervolgens deponeerden ze heel voorzichtig een tweede laag er op. Daarbij mag de eerste laag niet aangetast worden; zelfs de kleinste schade kan immers al de precaire balans van een quantumchip in de soep gooien. Een ander probleem is dat de tweede laag zich ergens op de eerste laag kan hechten.
Gladde eilanden
Normaal is die laag echter te prikkelig om een extra siliciumdeponering te doen. Maar de onderzoekers bedachten een manier om de onderlaag glad te maken. Dat gebeurde door aan het einde van het maakproces een paar keer de temperatuur te verhogen. Op die manier vormen de silicium-atomen grotere, gladde eilanden, waar een tweede laag atomen op kan worden geplaatst.
Het duurde drie jaar voordat de ingenieurs van New South Wales hun idee uit 2015 ook in het echt konden uitvoeren. Dat laat zien hoeveel uitdagingen dit soort chipmaken nog kent: terwijl machines van bedrijven als ASML dagelijks miljarden transistoren deponeren, staat het maakproces voor quantumcomputers nog in de kinderschoenen.
Belangrijke doorbraak
Deze doorbraak is niettemin een belangrijke stap voor de Australiërs. Hun zelfbedachte methode vereist echter een derde laag bovenop de tweede. Het zal een uitdaging worden om ook de tweede laag gladder te maken, zonder de laag eronder te beschadigen. Maar het laat in ieder geval zien dat het mogelijk is om driedimensionale quantumchips te maken.
Beeld: Thedigitalartist
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.